基于单片机的彩灯控制系统设计说明.doc
《基于单片机的彩灯控制系统设计说明.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的彩灯控制系统设计说明.doc(31页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、信息职业技术学院毕业设计说明书设计题目:基于单片机的彩灯控制系统设计专业:二0一一年十一月二十日29 / 31目 录摘 要1绪论2第1章 彩灯控制器方案设计和选择31.1 设计要求31.2 系统功能31.3 方案选择3第2章 硬件设计52.1 系统整体硬件电路和各部分介绍52.1.1 单片机AT89C5252.1.2 复位电路72.1.3 时钟电路82.2 74HC595的引脚与功能82.3 驱动模块92.4 显示模块简介112.5 彩灯控制器总图12第3章软件设计143.1 语言选择新型143.2 程序功能说明143.3 主程序流程图153.4 程序简介15第4章 彩灯控制器的调试与仿真16
2、结 论22参考文献24附录1 源程序清单25附录2 整机电路图28附录3 元器件明细表29摘 要单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以
3、与鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和,甚至比人类的数量还要多。本设计是一种基于AT89C52单片机的彩灯控制方案,实现对LED彩灯的控制。本方案以AT89C52单片机作为主控核心,用32个LED构成显示模块、用74HC595作为驱动模块,由编程实现亮灯循环模式。由在显示模块上有32个LED彩灯,根据用户需要可以编写若干种亮灯模式. 本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单与容易操作和阅读等优点。该LED彩灯控制器实际应用效果
4、较好,亮灯模式多。与其他LED彩灯相比,具有体积小、价格低、低能耗等优点。在能源比较匮乏的今天,彩灯的循环控制在显示方面更表现出一种节约能源的魅力.这将使彩灯具有更广阔的发展天地。关键词AT89C52;74HC595;循环LED彩灯绪论随着人们生活环境的不断改善和美化,在许多场合可以看到彩色霓虹灯。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩,低廉的造价以与控制简单等特点而得到了广泛的应用。彩灯的运用已经遍布于人们的生活中,从歌舞厅到卡拉OK包房,从节的祝贺到常生活中的点缀。这些不紧说明了我们对生活的要求有了质的飞跃,也说明科技在现实运用中有了较大的发展,用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。但目前
5、市场上各式样的LED彩灯控制器大多数用全硬件电路实现,电路结构复杂、功能单一,这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮,不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能效果上看,亮灯模式少而且样式单调,缺乏用户可操作性,影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。本文提出了一种基于AT89C52单片机的彩灯控制方案,实现对LED彩灯的控制。第1章 彩灯控制器方案设计和选择1.1设计要求本次毕业设计要求设计一个可编程彩灯控制器,其设计要求如下:1、用32个发光二极管作为显示电路。2、实现LE
6、D动态显示。3、能连续循环显示。1.2系统功能彩灯控制器可直接与220 V交流市电相连接,经过开关电源变换,输出直流工作电压,一方面为管LED模块提供12 V工作电源,另一方面为主控模块单片机系统提供5 V工作电源。整个系统工作由软件程序控制运行。上电后,彩灯控制器按程序设计好的模式进行显示,由全灭按程序显示全都熄灭为一个周期。然后循环继续工作。1.3方案选择方案1:可采用AT89C52作为主控制芯片,用74LS164作为驱动,用4个164分别接8个LED,32个LED构成显示模块。可用C或者汇编编程实现。方案框图如图1-1:AT89C5274LS16474LS16474LSI6474LS16
7、4LED显示时钟电路电源电路复位电路图1-1 方案一框图方案1用了164作为驱动,编程有些复杂,实现功能比较多,但164不具有数据锁存功能,显示不稳定,容易受干扰。方案2:可用AT89C52作为主控芯片,用74HC595作为驱动,用4个595分别接8个LED,32个LED构成显示模块。可用C或者汇编编程实现。方案框图如图1-2:AT89C5274HC59574HC59574HC59574HC595LED显示时钟电路电源电路复位电路图1-2 方案二框图 方案2采用595作为驱动,由于595有数据锁存功能,显示稳定,不易受干扰,显示方案也比方案1多。综合考虑:本设计采AT89C52作为主控芯片,5
8、95作为驱动,实现彩灯循环显示。第2章 硬件设计2.1系统整体硬件电路和各部分介绍2.1.1 单片机AT89C52图2-1 AT89C52引脚图VCC:供电电压。GND:接地。P0口:P0口是一组8 位漏极开路型双向I/O口, 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动8gTTL逻辑门电路,对端口P0写“1”时,可作为高阻抗输入端用。在访问个外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8 位)和数据总线复用,在访问期间激活部上拉电阻。在Flash 编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。P1口:P1是一个带部上拉电阻
9、的8 位双向I/O口, P1 的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”,通过部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51不同之处是,P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入(P1.0/T2)和输入(P1.1/T2EX),参表2-1。Flash编程和程序校验期间,P1接收低8 位地址。表.P1.0和P1.1的第二功能 表 2-1 P1.0和P1.1的第二功能引脚号功能特性P1.0T2,时钟输出P1.1T2EX(定时/计数器2)P2口:P2是
10、一个带有部上拉电阻的8位双向I/O 口,P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL 逻辑门电路。对端口P2写“1”,通过部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时,P2口送出高8位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的容。Flash 编程或校验时,P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口:P3口是一组带有部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动4 个TTL 逻辑门电路。对P3口写入“1”时,它们被部上拉电阻
11、拉高并可作为输入端口。此时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(IIL)。P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能P3口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST:复位输入。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。XTAL1:反向振荡放大器的输入与部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。振荡器特性:AT89C52中有一个用于构成部振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或瓷谐振器一起构成自激振荡器。外接石英晶体(或瓷谐振
12、器)与电容C1、C2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。使用石英晶体,我们推荐电容使用30pF10pF,使用瓷谐振器建议选择40pF10F。用户也可以采用外部时钟。这种情况下,外部时钟脉冲接到XTAL1端,即部时钟发生器的输入端,XTAL2则悬空。AT89C52主要特性:兼容MCS51指令系统 , 8k可反复擦写(1000次)Flash ROM 32个双向I/O口,256x8bit部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断 ,时钟频率0-24MHz 2个串行中断 ,可编程UART串行通道 2个外部中断源,共6个中断源 2个读写中断口线,3级加密位 低功耗空闲和掉电模式,软件设置睡眠和唤醒
13、功。2.1.2 复位电路为确保两点间温度控制系统中电路稳定可靠工作,复位电路是必不可少的一部分,复位电路的第一功能是上电复位。一般电路正常工作需要供电电源为5V5%,即4.755.25V。复位是单片机的初始化操作,其目的是使CPU与各专用寄存器处于一个确定的初始状态。如:把PC的容初始化为0000H,使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外,当单片机系统在运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时,为摆脱困境,也需要复位以使其恢复正常工作状态。RST端的外部复位电路有两种操作方式:上电自动复位和按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种,本系统设计采用按键电平复位
14、,如图2-2所示。按键电平复位是相当于RST端通过电阻接高电平来实现单片机的复位。图2-2 复位电路2.1.3 时钟电路单片机的时钟信号用来提供单片机各种微操作的时间基准,时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。单片机的时钟信号用来提供单片机片各种微操作的时间基准,时钟信号通常用两种电路形式得到:部振荡和外部振荡。本系统设计采用部振荡方式,如图2-3所示。MCS-51单片机部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器,引脚XTALl和XTAL2分别是此放大电器的输入端和输出端,由于采用部方式时,电路简单,所得的时钟信号比较稳定,实际使用中常采用这种方式。图2-3 时钟电路主控模块:本设计用AT
15、89C52作为主控模块,用P10口作为信号口与驱动模块相连。AT89C52单片机作为主控模块,由C1, C2 和X1构成振荡器,引脚XTAL1 和XTAL2 分别是输入端和输出端。P1口的P10作为信号输出,将控制程序烧入单片机上电后开始工作。2.2 74HC595的引脚与功能图2-4 74HC595引脚图Q0 Q1 Q7 15, 1, 7 并行数据输出GND 8 接地Q7 9 串行数据输出MR 10 主复位(低电平)SHCP 11 移位寄存器时钟输入STCP 12 存储寄存器时钟输入OE 13 输出有效(低电平)DS 14 串行数据输入VCC 16 电源74HC595主要特性:8位串行输入
16、/8位串行或并行输出 存储状态寄存器,三种状态输出寄存器可以直接清除100MHz的移位频率。并行输出,总线驱动。595移位寄存器有一个串行移位输入(Ds),和一个串行输出(Q7),和一个异步的低电平复位,存储寄存器有一个并行8位的,具备三态的总线输出,当使能OE时(为低电平),存储寄存器的数据输出到总线。2.3 驱动模块本设计用74HC595作为驱动,有4个74HC595构成驱动模块,将单片机的P10,P11,P13,P12口分别与595的SH_CP,DS,ST_CP,MR相连,并注上相应标号。DS作为数据口,SH_CP和ST_CP作为时钟,第一个595的输入端DS与P11口相连,第一个595
17、输出端与第二个595输入端相连,直到连到最后一个。将输出端与LED相连构成驱动模块。驱动模块图如图2-5:图2-5 驱动电路驱动模块工作原理:本设计采用AT89C52的P10口输出信号,P11和P12作为时钟输入,用了4个74HC595。上电后P10口输出信号给595,74HC595是含8位串入、串/并出移位寄存器和8位三态输出锁存器。寄存器和锁存器都有自己的时钟输入,都是上升沿有效。当SH_CP从低到高电平跳变时,串行输入数据移入寄存器;当ST_CP从低到高电平跳变时,寄存器的数据置入锁存器;清除端MR的低电平只对寄存器复位(Q7为低电平),而对锁存器无影响。当输出允许控制E为高电平时,并行
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 彩灯 控制系统 设计 说明
限制150内